توسعه یک الگوی آشفتگی صفربعدی در میدان جریان موتور‌های اشتعال جرقه‌ای با در نظر گرفتن حرکات گردابه‌ها بر اساس رویکرد جدید

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی سهند، تبریز، ایران

2 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی سهند، تبریز، ایران

3 پژوهشکده خودرو، دانشگاه صنعتی سهند، تبریز، ایران

doi
10.22034/er.2025.2057048.1083
چکیده

در این مقاله، یک الگوی نوآورانه صفربعدی برای در نظر گرفتن حرکات گردابی در موتور‌های اشتعال جرقه‌ای توسعه داده شده است. انرژی جنبشی میانگین جریان به دو مؤلفه متمایز جریان‌های جهت‌­­دار و بدون‌جهت تجزیه می‌شود. به منظور افزایش سازگاری فیزیکی الگو، عبارت تولید انرژی جنبشی جهت‌­دار جریان بر اساس مفاهیم انرژی چرخشی در داخل استوانه و گشتاور زاویه‌ای معرفی می‌شود. عبارت تولید مرسوم مرتبط با انرژی جریان گردابه عمودی بوسیله عبارت تولید انرژی جنبشی بدون ‌جهت جایگزین می‌شود. فرض می‌شود که تولید انرژی جنبشی آشفته می‌تواند به از بین رفتن انرژی چرخشی از طریق این عبارت تولید جهت­‌دار مرتبط شود که تغییرات انرژی در گردابه‌ها در زمان بسته بودن دریچه‏­‌ها و گشتاور زاویه‌ای جریان ورودی در زمان باز بودن دریچه­‌ها را در بر می‌گیرد. علاوه بر این، نرخ جریان جرمی در داخل استوانه از طریق تجزیه و تحلیل جریان یک بعدی بی‏‌درروی برگشت‏‌پذیر  بدست می‌آید. طرح با نتایج تحقیقات تجربی یک موتور اشتعال جرقه‌ای با سوخت گاز طبیعی اعتبارسنجی شد. الگوی توسعه‏‌یافته توانایی پیش‌بینی ویژگی‌های اصلی جریان آشفته را دارد. همچنین، این طرح با دقت بالایی توانایی بازتولید تغییرات متغیرها را نسبت به نتایج به دست آمده از شبیه‌سازی سه‌­بعدی دارد. شایان ذکر است که این الگو نیاز به تعداد کمی ثابت تنظیمی دارد که به شرایط کارکردی خاص موتور وابسته نیستند. علاوه بر این، نتایج نمایانگر درجه بالایی از دقت در زمان نقطه مکث بالا در طی تراکم در تمامی شرایط کارکردی موتور است.